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掏挖基础利用旋挖钻机成孔方法
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掏挖基础利用旋挖钻机成孔方法


摘 要 乌鲁木齐北—五彩湾750 kV线路工程首次使用旋挖钻机进行掏挖基础施工,降低了掏挖基础采用人工掏挖时的安全风险,提高了成控质量,提升了施工效率,为今后掏挖基础施工积累了经验。

  关键词 旋挖钻机掏挖;旋挖钻机 ,旋挖钻机施工,旋挖桩

 

  乌鲁木齐北—五彩湾750 kV线路工程是新疆维吾尔自治区输变电网架的重要组成部分。该工程对满足准东五彩湾工业用电负荷增长的需求,提高新疆电网的稳定水平和供电的可靠性,促进地区资源开发和经济发展,充分发挥地区资源和经济的互补优势,促进区域资源优化配置,建设节约型社会有重要意义。新疆自治区政府和新疆省电力公司高度重视该工程的建设,要求20112年10月开工,第二年7月投运,由于新疆北部地区冬季气温较低,持续时间较长,有效施工工期不足180天。建设公司要求基础施工必须在12月10日前完成基础施工任务。乌北变出线侧约30公里大部分位于山地,沟壑纵横,掏挖基础共计42基,混凝土方量为4236方,掏挖基础地表上层覆盖黄土状粉土、下覆冲洪积成因的碎石土,掏挖基础最大直径为2.6米,掏挖深度最大20.7 m,均为同类掏挖基础之最,采用人工掏挖难度极大,无法有效保证施工进度,所以掏挖基础成孔是制约工程进度的瓶颈。

  1 影响掏挖基础进度原因

  1.1 现状调查

  目前全国同行业送电线路掏挖基础施工均采用人工掏挖方式进行施工,岩石地层通常采用爆破或者风钻进行施工。调查宁夏、青海、乌北地区掏挖基础成孔作业,普通地质人工成孔,由于掏挖基础施工作业面较小,每个孔位成孔作业人员只能2-4人进行施工,成孔时间约为7 d-15 d,成孔质量较好;岩石地层,采用爆破作业施工时,每基成孔时间约为10 d-30 d,成孔质量较差,容易产生扩径现象,在施工中若装填炸药量过大,极易出现垮塌现象,若采用风钻进行施工时每基成孔时间约为30d-45d成孔质量较好,但遇到凸石、不良地质也易产生扩径现象。人工成孔方法的特点:1)安全隐患较大,若遇不良地质,极易造成垮塌事故,造成人员伤亡。2)施工进度较慢。3)成孔质量无法得到有效保障,容易出现扩径、缩颈、垮塌现象,若出现基坑垮塌,现有基础型式无法满足设计需要。

  1.2 影响掏挖基础进度原因

  1.2.1 气候因素

  根据气象部门提供资料新疆乌鲁木齐北部地区进入10月下旬进入冬期,随时可能降雪,如果降雪,山区道路无法通行,施工材料、工器具、施工人员无法进入。

  1.2.2 地质因素

  该段掏挖基础地表下存在很厚的砂石层,人挖困难,如果遇到岩石、泥岩,人工开挖这种深基坑,遇到坚硬地质时每基掏挖基础成孔时间极长。

  1.2.3 质量因素

  人工开挖成孔质量得不到保证,尤其遇到岩石、卵石地层,极易造成扩孔,造成超灌,增加施工成本。

  1.2.4 安全因素

  深基坑人工开挖安全风险大,该段掏挖基础直径1.4 m-2.6 m,深度9.5 m-20.7 m之间,不论是掏挖基础直径及掏挖基础深度,均为同类掏挖基础之最,人工掏挖过程中极易造成基坑垮塌事故,施工人员生命安全得不到保障。

  2 掏挖基础成孔施工方案选择

  针对时间紧、施工难度大的特殊情况,该段采用旋挖钻机代替人工进行掏挖基础施工。SWDM22F旋挖机(如图3)是一种综合性的新型钻机,采用履带式行走方式,钻孔施工作业平台小,发动机额定功率242 kW/2100 rpm,发动机最大扭矩1424 N·m/2100 rpm。可以用短螺旋钻头进行干挖作业,也可以用回转钻头在泥浆护壁的情况下进行湿挖作业,也可配合冲锤钻碎坚硬地层后进行挖孔作业。该设备内部采用电脑控制,可自动检测垂直度、孔深,可以挖掘粉土层、粘土层、卵石层、砂砾层层、强风化岩石层等常见地质,其最大挖掘深度可达80余米,最大钻孔直径2.2 m,整机操作方便、灵活,完全适合该段掏挖基础施工作业。

  3 旋挖钻机施工方法

  3.1 场地平整

  由于本工程大部分掏挖基础均处在山地,旋挖钻机进场前,需要修筑施工小平台,方便钻机就位。平台修筑前提前勘察现场,初步确定基坑位置,根据基坑位置确定平台修筑具体范围和位置,然后利用装载机进行平台修筑。平台修筑杜绝大面积破坏原始地貌和设计施工基面。

  3.2 基础分坑

  平台修筑完成后进行基础分坑,基础分坑要有专业技术人员依据基础分坑数据表进行操作,基础分坑完毕后,由另一名技术人员进行复核,确认无误后,划定坑口尺寸,并给旋挖钻机施工人员进行交底,明确钻头规格、施工优先顺序、钻进深度、弃土堆放位置。

  3.3 基坑就位

  该旋挖钻机为履带式行走方式,可克服山地陡坡难于到达的困难。钻进通过自行走方式到达指定的施工平台,通过设备控制平台,对钻进进行调平、对中,便可进行钻进。

  3.4 基坑钻进

  前期钻进时,采用低速、低进尺进行作业,防止斜孔、偏孔,待钻进深度达到1 m后,可提高钻进速度,然后利用自带电脑控制平台检测孔垂直度和孔深度,当达到设计要求后停止作业,提钻、移位进行下一个孔的钻进。

  3.5 弃土外运

  弃土可采取边钻进边外运的方式进行处理。

  4 实施效果

  该段采用旋挖钻共2台,施工共计深度1223.5米,共计用时11天,平均每台旋挖机每天55.6米;而采用人工掏挖基础共3个施工班(平均每个施工班12人),现已施工4基,共计深度160.9米,共计用时8天,平均每队每天6.7米。旋挖机施工掏挖基础是人工掏挖速度的8倍以上。采用旋挖机施工(如图4),仅用11天,山区的37掏挖基础就已经基本全部开坑完成,大大的提高了工作效率,为后续的钢筋绑扎和基础浇制赢得了宝贵的时间。

  5 结论

  掏挖基础机械成孔和人工成孔相比具有以下特点:①基本不会扰动原状土,完全贴合设计意图;②充分保障成孔质量,在成孔过程中无扩孔、缩颈现象;③极大提高施工进度,缩短了掏挖基础成孔周期;④降低施工作业安全风险,避免了人工掏挖施工基坑垮塌事故。


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